先進封裝與傳統封裝的核心區別在于芯片與外部系統的電氣連接方式：先進封裝摒棄了傳統的引線連接，轉而采用傳輸速度更快的凸塊、中介層等結構。構成先進封裝的四個關鍵要素包括再分布層（RDL）、硅通孔（TSV）、凸塊（Bump）和晶圓（Wafer）。任何封裝技術只要具備其中至少一個要素，即可歸類為先進封裝。在這四個要素中，RDL負責XY平面內的電氣延伸，TSV實現Z軸方向的電氣互聯，Bump承擔界面連接與應力緩沖功能，而Wafer則作為集成電路的載體，同時為RDL和TSV提供介質和基底。
以下將重點探討凸塊（Bump）、倒裝（Flip Chip）、再分布層（RDL）及硅通孔（TSV）四項關鍵技術。
（1）凸塊（Bump）
凸塊是在芯片表面制作的金屬凸起結構，作為芯片與外部電路之間的電氣連接“點接口”，廣泛應用于倒裝芯片（FC）和晶圓級封裝（WLP）中。隨著技術發展，凸塊材料已從早期的金、錫等擴展至銅、銅鎳金等多種金屬，以適應不同芯片的封裝需求。
（2）倒裝芯片（Flip Chip, FC）
倒裝芯片通過將芯片正面朝下直接安裝在基板上，利用焊球或凸塊實現電氣連接，從而實現更緊湊的封裝結構。具體工藝是在芯片的I/O焊盤上制作錫鉛球，隨后將芯片翻轉并加熱，使焊球與基板焊接。該技術廣泛應用于CPU、GPU及芯片組等高性能器件，如常見的CPU和內存條。相較于傳統引線鍵合，FC的I/O端口分布于整個芯片表面，不僅提高了封裝密度和處理速度，還可借鑒SMT技術進行高效加工。
（3）晶圓級封裝（Wafer-level Packaging, WLP）
WLP在晶圓階段即完成封裝工序，通過在晶圓頂部或底部添加保護層并形成電路連接，最后切割為單個芯片。WLP主要分為扇入型（Fan-in）和扇出型（Fan-out）：扇入型將導線和焊球直接制作在晶圓表面，而扇出型則通過重新排布芯片形成模塑晶圓，其引腳數量更多、封裝尺寸更大。扇入型工藝簡單、成本較低，適用于大批量生產；扇出型則更適合高I/O數量或復雜設計需求。WLP已廣泛用于閃存、DRAM、射頻器件、模擬器件等領域。
（4）再分布層技術（RDL）
RDL通過在晶圓表面沉積金屬層與介質層，形成金屬布線，將I/O端口重新布局至更寬松的區域，并實現面陣列排布。傳統芯片設計中I/O端口多位于邊緣，適合引線鍵合，但難以滿足倒裝芯片的要求，RDL技術因此應運而生。在封裝過程中，RDL通過重新布線連接芯片與封裝基板，有助于實現復雜電路連接、提升性能并縮小封裝面積。
在晶圓級封裝中，RDL是實現扇入或扇出布局的關鍵；在2.5D封裝中，RDL用于互聯硅基板上下方的凸塊；在3D封裝中，RDL則負責對準上下層芯片的I/O，完成電氣連接。
RDL的主要工藝流程包括：①形成鈍化絕緣層并開孔；②沉積粘附層與種子層；③光刻顯影并電鍍形成線路；④去除光刻膠并刻蝕多余層；重復上述步驟完成多層布線。
（5）硅通孔技術（TSV）
TSV通過在芯片內部垂直穿透硅片，形成連接芯片頂部與底部的金屬通道，實現不同芯片層級之間的電信號傳輸。TSV可分為2.5D與3D兩種類型：2.5D TSV需借助中介層（Interposer），典型代表為臺積電的CoWoS技術；3D TSV則無需中介層，已廣泛應用于SK海力士和三星的高帶寬內存（HBM）產品中。
封裝設備的發展與市場需求
傳統封裝與先進封裝在設備類型上有所重疊，如減薄機、劃片機、固晶機、鍵合機、塑封機等均為通用設備，但先進封裝對設備性能提出更高要求，例如更薄的晶圓研磨、非引線框架鍵合、壓塑成型工藝等。
2023年，后道封裝設備占半導體設備總價值的約5%，其中固晶機、劃片機和鍵合機是核心設備。據SEMI預測，2025年全球封裝設備市場規模將達417億元，固晶機占比30%，劃片機占28%，鍵合機占23%。
鍵合技術的演進
隨著封裝形式的演進，鍵合技術不斷追求更小的互聯距離以實現更高傳輸速度。從引線鍵合、倒裝鍵合、熱壓鍵合到混合鍵合，鍵合精度從最初的5–10/mm2提升至10k+/mm2，互聯距離從20–10μm縮小至0.5–0.1μm，同時每比特能耗也顯著降低至0.05 pJ/Bit，滿足了對更高集成度、更薄封裝和更強性能的需求。
